Diagramme de phases du système ternaire KCI-FeCI3

J. Phys. I V France 11 (2001)
O EDP Sciences, Les Ulis
Diagramme de phases du système ternaire KCI-FeCI3-H20.
Isothermes 15 et 30 OC
A. Atbir, M. El Hadek et R. Cohen-~dad'
Laboratoire de Chimie Minérale Appliquée et Génie des Procédés, Faculté des Sciences,
Université /ban Zohr, BP. 28/S, Agadir, Morocco
Physicochimie Minérale II, Laboratoire de Physicochimie des Matériaux Luminescents,
URA 442, Université Claude Bernard Lyon 1, Lyon, France
'
The phase diagram of the ternary system KCI-FeCl3-H20 was determined at 15 and 30°C by
Abstract.
conductimetric and analytical methods. The solubilitie curves are given. In this temperature range, we have
observed the crystallisation fields of KCI , FeC13.6H20 and of a double salt 2KC1.FeC13.H20.Thecomposition
of the isotliermal invariaiit points (liq. o KCI + FeC13.6H,0) and (liq. o FeC13.6H,0 + 2KCl.FeCl3.H20)is
determined.
1. INTRODUCTION
Dans le cadre de l'étude des diagrammes de phases des systèmes ternaires M+, Fe3' / Cl- .H20 (M = K,
Na) [l], on se propose dans ce travail d'établir le diagramme de phases du système K', Fe3' / CC -H,O à
15 et à 30°C afin de mettre en évidence la nature des phases cristallines qui se manifestent, de préciser les
limites de leurs domaines d'existence et de fixer leurs conditions de précipitation et de séparation
Les diagrammes de phases des systèmes binaires H20-KCl, H20-FeC13 ont été en totalité
modélisés 12-31. La première étude du ternaire KCI-FeC13-H20 date de 1905 par Hinrichsen et SCHSEL
à 21°C [4]. Malquori a repris le même système à 0 ; 25 ; 35 et 60°C [5]. Les isothermes 15 et 30°C du
ternaire KCl-FeC13-H20 n'ont pas été étudiées.
Le diagramme des équilibres liquide-solide du système ternaire KCI-FeCh-H20 a été essentiellement
établi par la méthode conductimétrique [ 6 ] . Les méthodes des ensembles [7] et des restes [8] ont été
utilisées d'une façon complémentaire. Les ions chlorures ont été titrés par potentiométne au nitrate
d'argent [9]. Les ions Kt et ~ e "ont été dosés spectrophotométrie d'absorption atomique [IO]. Les phases
solides ont été caractérisées par leurs diagrammes de diffraction X.
3. RÉSULTATS ET DISCUSSION
Chaque isotherme est représentée en coordonnées de Janecke [ I l ] . Ces coordonnées tiennent compte du
rôle particulier que joue l'eau dans le système. Ils conduisent à une représentation du diagramme
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JOURNAL DE PHYSIQUE IV
facilement exploitable. La composition d'un mélange quelconque est définie au moyen de trois variables
exprimant les coordonnées de Janecke :
(K+) et ( ~ e ~ représentent
+)
des nombres de moles d'ions et ~ e ~ (H20)
+ . est le nombre de
moles d'eau. P est le nombre total d'ions équivalents de charges positives ou négatives du mélange.
3.1. Isotherme 15 OC
Les phases solides qui se manifestent sont : KC1 , FeC13.6H20 et un sel double hydraté de formule
chimique 2KCI.FeC13.H20(figure 1 ;tableau 1).
On observe trois domaines de cristallisation biphasés (b , c et d ) et deux domaines de
cristallisation triphasés ( e et f ). Le domaine correspondant a la cristallisation de FeC13.6H20 étant le
plus restreint .Les coordonnées des points invariants ainsi que les équilibres correspondants sont :
H : X = 82 ; Y = 18 ; Z = 354 ( liq. ¢i> KCI +2KCI:FeC13.H20)
1 : X = 9 6 ; Y = 4 ; Z = 314 (liq. ¢i> 2KClFeCl3.H2O+FeC13.6HzO)
TABLEAU 1 : Système ternaire KC1 -FeC13 - H20 ; Isotherme
Pourcentages massiques
FeCls
O
4,95
11,57
15,08
17,92
19,70
23,50
29,59
36,48
38,93
41,46
4537
46,21
46,17
KCI
42,61
20,69
15,96
13,86
12,36
11,64
10,8O
8,79
11,04
8,74
6,35
3,31
3,03
0,64
Coordonnées de Ianecke
15OC
Autres
changements de
hases
avec la solution saturée
3.2. Isotherme 30 OC
A part les côtes en eau et l'étendue des domaines de cristallisation, cette isotherme présente la même
allure que l'isotherme 15OC (figure 1 ;tableau 2). On observe également les mêmes phase solides : KCI ,
FeC13.6H20 et 2KC1.FeC&.H20.Le domaine de cristallisation de I'hexahydrate du chlorure femque est le
plus restreint . Les points invariants ont pour coordonnées:
N : X=78,12 ; Y=21,88 ; Z = 3 4 0 (liq. + KCI + 2KCl.FeCb.H20 )
P : X = 9 9 3 ; Y = 0,5 ;
Z =270 (liq. +2KCl.FeCb.H20 + FeCb.6H20 )
xxvn JEEP
Fig.1 : Isothenne 15'C du système temaire KCI-FeC13-H20
fig.2 : Isothenne 30°C du système teniaire KCI-FeC13-H20
a = liquide ; b = liq. + KCl ; c = liq. + 2KC1.FeC13.H20 ; d = liq + FeC13.6H60
e = liq. +2KC1.FeCl3.H20 + FeC13.6H20 ; f =liq.+KCI + 2KCI.FeCI3.H2O
D=2KCi.FeC13.H20 ; F6= FeC13.6H20
Pi-10-190
JOURNAL DE PHYSIQUE IV
Tableau (2) : Système ternaire KCl - FeC13-H20 ; Isotherme 30°C
Solution saturée
Pourcentages pondéraux
Autres
changements
Coordonnées de Jaiecke de phases
72,06
15
70,85 25,74
70,08 40
68,I4 50,25
63,80 56
61,53 70
59,ll
72,5
57,37 75
57,Ol
75,37
50,54 80
52,45 85
51,95 87,5
51,37
90
50,28 92,5
47,14
95
47,30
973
47,89
99
48,50
100
K = KCI
Phases solides en équilibre
avec la solutioii saturée
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
O0
Fu = FeC
4. CONCLUSION
Les isothermes 15 et 30°C du diagramme de phases du système ternaire KCl-FeC13-H20 ont été tracées
en totalité. Les résultats sont en général en bon accord avec ceux de la bibliographie. Les phases solides
qui se manifestent sont : KCl , FeC13.6H20 et 2KCl.FeCl3.H20. Le domaine de cristallisation de
l'hexahydrate du chlorure ferrique est le plus restreint. Le sel double 2KCl.FeC13.H20 présente une
solubilité non congruente.
5. Références
[ l ] Atbir A., Boukbir L., ElHadek M., Cohen-Adad R., J. ïherm. Anal. and Cal.,62 (2000) 203
[2] Atbir A., Marrouche A., Atif H., Boukbir L., El Hadek M., Cohen-Adad R.et Cohen-Adad M- Th., J.
ïherm. Anal. and Cal., 61 (2000) 849
[3] Cohen-Adad R. et Lorimer J.W., I.U.P.A.C., Solubility Data-Series, Alcali Meta1 and Ammonium
Chlorides in Water and D20, Pergamon Press, Oxford, 47 (1991)
[4] Hinrichsen S., Z. Physik. Chem., 50 (1 905) 88
[5] Malquori G., Gazz. Chim.ltal., 58 (1928) 891
[6] Bouchacourt M., Thèse de 3""" Cycle, Lyon, n0494 (1976)
[7] Chretien A., Ann. Chim., 12 (1 929) 26
[8] Schreinemakers F.A.H., J. Phys. Chem., 11(1893) 76
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[IO] Pinta M., Spectrophotométrie d'absorption atomique, Application à l'analyse chimique, Ed. Masson
& Cie, Paris, (1971)
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